Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (495) 180-47-59

35. Расчёт свайных фундаментов в ПК ЛИРА 10.6: одиночная свая, свайный куст, условный фундамент.

Автор: Канев Данил

То, чего долго ждали все наши пользователи, наконец свершилось: в ПК ЛИРА 10.6 появился новый конечный элемент 57 – «Свая», реализующий положения СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Появление этого конечного элемента значительно расширяет возможности программного комплекса, при расчёте зданий на свайных фундаментах, позволяет делать такие расчёты быстрее и точнее. Если ранее пользователям ПК ЛИРА приходилось моделировать сваи 56 КЭ, при этом их жесткость высчитывалась либо в сторонних программах, либо вручную, то теперь все сделает программа, необходимо лишь ввести исходные данные.

Реализация

В ПК ЛИРА 10.6 реализованы следующие расчётные ситуации:

  • Одиночная свая (п.п.7.4.2 – 7.4.3, СП 24.13330.2011);

  • Свайный куст (п.п. 7.4.4 – 7.4.5, СП 24.13330.2011);

  • Условный фундамент (п.п. 7.4.6 – 7.4.9, СП 24.13330.2011);

При этом принимаются следующие допущения:

- Условно принято, что несущая способность сваи обеспечена; - Грунт, на который опирается свая, рассматривается, как линейно-деформируемое полупространство; - Выполняется соотношение: 001.PNG (l – длина, d - приведенный диаметр ствола сваи).

    Реализованы следующие типы свай (рис. 1):

    • Круглая;

    • Оболочка;

    • Прямоугольная;

    • Квадратная.

    При этом конец сваи может быть, как заостренным, так и булавовидным.

    image002.png

    Рис. 1. Типы свай. ПК ЛИРА 10.6

    Скачать демо-версию ПК ЛИРА 10.6

    Расчёт одиночной сваи

    Для каждой сваи, будь она одиночной или в составе куста/условного фундамента, задаются следующие параметры (рис. 2):  

    • Длина сваи
    • Количество участков разбиения – чем больше это число, тем точнее производится расчет
    • Модуль упругости ствола – характеристика материала из которого изготовлена свая;
    • Коэффициент Пуассона материала;
    • Глубина от поверхности земли, на которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности (при сейсмических воздействиях).
    • Объёмный вес материала сваи.

    image003.png

    Рис. 2. Задание параметров сваи. ПК ЛИРА 10.6

    Параметры расчёта для одиночной сваи задаются при нажатии на кнопку «Вычисление жесткости одиночной сваи» (Рис. 3).

    image004.png

    Рис. 3. Параметры для вычисления жесткости сваи. ПК ЛИРА 10.6

    При этом боковой коэффициент постели на поверхность сваи вычисляется по формуле:

    005.PNG, где К — коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю (Приложение В, таблица В.1); γс — коэффициент условий работы грунта. Для одиночной сваи γс =3.

    Расчёт осадки одиночной сваи производится в соответствии с СП 24.13330.2011: для сваи без уширения по п. 7.4.2 а, для сваи с уширением по п. 7.4.2 б.

    Расчёт свайного куста

    Для создания свайного куста необходимо вызвать команду «Группы свай», которая находится на панели инструментов либо в пункте меню «Назначения». Для задания свайного куста необходимо выделить группу свай, которая будет входить в куст и нажать на кнопку «Добавить свайный куст» (рис. 4).

    image006.png

    Рис. 4. Задание свайного куста. ПК ЛИРА 10.6

    Методика расчета свайного куста соответствует п. п. 7.4.4 – 7.4.5 СП 24.13330.2011. При этом жесткостные характеристики сваи вычисляются автоматически в Редакторе грунта, для чего в последнем таблица задания физико-механических характеристик дополнилась четырьмя столбцами (рис. 5):

    • Показатель текучести «IL» для пылевато-глинистых грунтов;

    • Коэффициент пористости «e» для песчаных грунтов;

    • Коэффициент пропорциональности «К», который можно задать численно, либо интерполировать выбором грунта из колонки «Тип грунта для свайного основания»;

    • Тип грунта для свайного основания (таблица В.1 СП 24.13330.2011). Используется для интерполяции значений «К» по заданному показателю текучести «IL» или коэффициенту пористости «e» грунта.

    image007.png

    Рис. 5. Таблица физико-механических характеристик ИГЭ. ПК ЛИРА 10.6

    В параметрах расчёта (рис. 6) появилась новая вкладка – «Сваи», в которой указываются необходимые для расчёта параметры:

    k — коэффициент глубины под пятой (п.7.4.3 СП 24.13330.2011);

    γc — коэффициент условий работы для расчета свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011);

    γса — коэффициент уплотнения грунта при погружении сваи, учитывается для понижения коэффициента пропорциональности К при работе свай в составе куста (п. В.2, Приложение 2, СП 24.13330.2011).

    image008.png

    Рис. 6. Вкладка расчёт свай. ПК ЛИРА 10.6

    Расчет осадки Свайного куста производится согласно п. п. 7.4.4 - 7.4.5 СП 24.13330.2011. При расчете осадок группы свай учитывается их взаимное влияние. Расчет коэффициента постели Сz грунта на боковой поверхности сваи, с учетом влияния свай в кусте, производится, как для одиночной сваи, но коэффициент пропорциональности К умножается на понижающий коэффициент αi.

    Взаимное влияние осадок кустов свай учитывается так же, как при расчете условных фундаментов. Расчет жесткостей свай в свайных кустах происходит по той же методике, что и для одиночных свай, но с учетом их взаимовлияния как в кусте, так и между кустами.

    Расчет условного фундамента

    Задание условного фундамента от свайного куста отличается лишь тем, что в «Группе свай» выбирается пункт «Условный фундамент». Также необходимо задать дополнительно Аcf — площадь условного фундамента и способ расстановки свай — рядовой или шахматный.

    Геологические условия, а также физико-механические характеристики грунтов основания задаются в Редакторе грунта.

    Полная осадка свайного поля фундамента определяется по формуле:

    image009.png

    Где: image010.png — осадка условного фундамента,

    image011.png— дополнительная осадка за счет продавливания свай на уровне подошвы условного фундамента,

    image012.png—дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи.

    Дополнительная осадка за счет сжатия ствола сваи - image012.png вычисляется по формуле:

    image014.png

    Нахождение осадки условного фундамента, а также расчет взаимовлияния групп свай (в том числе и свайных кустов) возможно производить по аналогии с плитными фундаментами по 3-м различным методам:

    • Метод 1 - модель основания Пастернака,

    • Метод 2 - модель основания Винклера-Фусса,

    • Метод 3 - модифицированная модель Пастернака.

    В случае, если расчёт производится в модуле Грунт, необходимо, как для расчёта пластинчатых элементов, назначить сваям начальную нагрузку, которую потом можно будет уточнить с помощью функции преобразования результатов в исходные данные (рис. 7). Это делается в команде «Упругое основание».

    image015.png

    Рис. 7. Назначение сваям начальной нагрузки. ПК ЛИРА 10.6

    После расчёта в модуле Грунт, вызвав функцию «Анализ модели», можно отследить осадки, жесткости, и прочие параметры свай и грунта (рис. 8).

    image016.png

    Рис.8. Визуализация расчёта. ПК ЛИРА 10.6

    Таким образом, мы рассмотрели новую функцию, появившуюся в ПК ЛИРА 10.6, которая позволяет рассчитывать здания на свайных фундаментах.

    Смотреть вебинар: новый конечный элемент свая (КЭ 57)В ПК ЛИРА 10.6

    Следите за нашими новостями в социальных сетях:


    Вернуться к списку раздела


    auth
    Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь
    
    Мастер-класс по нововведениям ЛИРА 10.12
    3 часа тест-драйва новых возможностей: расчет деревянных конструкций, эквивалентные сечения, грунт, нелинейный расчет, расчет трехветвевых сечений
    20 августа 2021
    Курс "Анализ и экспертиза модели в расчетных комплексах"
    Вам знакома ситуация, когда сдаешь расчет в экспертизу, а его возвращают обратно из-за найденных ошибок? Приходится вносить изменения и корректировать проектную документацию. И в такой ситуации страдают все участники процесса
    12 августа 2021
    Вышел новый релиз ЛИРА 10.12 R2.1
    Вышел релиз R2.1 для версии ЛИРА 10.12. Исправлены ошибки и внесены следующие изменения:
    06 августа 2021 15:22:00
    Предзапись на бесплатный мастер-класс ЛИРА 10.12
    На мастер классе вы познакомитесь с новым разделом расчета деревянных конструкций.
    21 июля 2021
    Все новости
    Реализация модели контактного слоя при расчете адгезионного соединения с использованием метода конечных элементов
    В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
    06 июня 2019
    Оценка точности нелинейного статического метода анализа сейсмостойкости сооружений
    В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
    06 февраля 2018
    Напряженно-деформированное состояние коррозионно - поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении
    С помощью современного программно-вычислительного комплекса  ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния  не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано   влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
    25 января 2018
    Применение технологий BIM при расчете зданий в условиях сложной геотехнической обстановки в связке программ Revit, ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D
    В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.
    21 июня 2017
    Все публикации
    Использование новых функций ЛИРА 10.12 в инженерной практике
    На вебинаре вы познакомитесь с новыми функциями программы на основе демонстрационных моделей, приближенных к реальным конструкциям. По каждому новому инструменту будет показан алгоритм его применения с учетом особенностей работы элементов конструкции.
    25 августа 2021
    Расчёт стальных конструкций сквозного и переменного сечений в ЛИРА 10
    В России наблюдается значительный рост цен на сталь и, как следствие, у заказчиков возникает желание сэкономить на строительстве зданий. Экономия средств без ущерба качеству действительно возможна. Чтобы снизить металлоёмкость здания, достаточно заменить конструкции постоянного сечения на конструкции сквозного или переменного сечения.
    10 августа 2021
    ЛИРА 10. Экспорт из AutoCAD
    Как сократить время на передачу модели?
    21 декабря 2020 10:59:00
    Все записи вебинаров